2014-02-09
1393
До сих пор мы рассматривали идеализированные антенны, длины которых были либо малы по сравнению с длинной волны и имели равномерное амплитудное распределение (ДГ), либо достаточно произвольны (ЛА). В действительности в линейной антенне, образованной тонкими цилиндрическими проводниками с общей длинной 
, сопоставимой с длиной волны (симметричная вибраторная антенна, диполь), токовое распределение похоже на распределение тока в разомкнутой на концах линии передачи с небольшими погонными потерями.
Рис. 8.1. Симметричный вибратор
Вибратор может питаться от генератора (режим излучения передающей антенны), либо может быть нагружен на входное сопротивление линии передачи или входное сопротивление приемника (режим приема). Толщина антенны 2а, как правило, много меньше 2L, так что ее можно считать очень тонкой. Представляет интерес направленные свойства вибратора: форма диаграммы направленности, коэффициент направленного действия (КНД), коэффициент усиления антенны, а также свойства антенны как двухполюсника: входное сопротивление, КСВ, полоса рабочих частот. Для анализа ДН возможны два подхода:
|
|
|
1.Постулируем распределение тока из простых соображений (например из аналогии сдлинной линией).
2.Решаем электродинамическую задачу относительно неизвестного распределения тока.
Затем по распределению тока ищутся интересующие нас характеристики.
Можно предположить, что электрический ток будет присутствовать только на поверхности антенны (I(-L)=I(L)=0) и форма тока будет симметрична (I(-z)=I(z)) в силу симметричной геометрии задачи. В методических целях используем оба подхода. Сначала для нахождения функции распределения тока представим себе вибратор как развернутую разомкнутую на конце двухпроводную линию (рис. 8.2).
Рис. 8.2 Вибратор, как разомкнутая длинная линия
Распределение тока в отрезке длинной линии, разомкнутой на конце:
(8.1)
где: 
,
- амплитуды волн падающей и отраженной в отрезке линии. Будем считать, что на границе проводника, т.е. при 
выполняется условие: 
.В точке питания антенны 
- входной ток. В результате реализации этих условий в исходном выражении (8.1) будем иметь:
.
В последнем выражении выразим амплитуду падающего тока через амплитуду отраженного тока и подставим в первое:
Теперь удается выразить амплитуду отраженного и падающего тока через известные величины:
,
Подставляя найденные амплитуды в выражение (8.1) получим выражение для распределения тока в линии:
(8.2)
Для симметричного вибратора в силу симметрии можно записать распределение тока, справедливое на всем интервале геометрии:
.
Легко убедиться, что в полученном выражении граничные условия на обоих концах линии удовлетворяются.
|
|
|
Достоинства и недостатки указанного приближения:
Достоинства:
1) Функция распределения тока удовлетворяет физическим соображения (на концах вибратора ток равен нулю, распределение симметрично относительно центра антенны.
2) Выражение простое, удобное для дальнейшего интегрирования.
Недостатки:
1) Распределение тока не зависит от радиуса.
2) Мы ставим в соответствие системе с потерями (антенна) двухпроводную линию без потерь - это весьма грубая аналогия, в ряде случаев приводящая к значительным погрешностям.
